选择性催化还原法(SCR)烟气脱硝原理及工艺图谱介绍.

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概 述
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• 全球氮氧化物排放形势，中国尤其严重。 • 氮氧化物大量排放将产生一系列危害：形 成酸雨，光化学烟雾，温室效应，破坏臭 氧层，危害人类健康。 • 我国出台的环保法规，对NOx减排要求日 趋严格，并开始征收排污费。 • “建设资源节约型、环境友好型社会” 。
O V O
V
O
④
+1/2O
-1/2H2O
O H N N H H O O V
5+
H O O V O
H O V
5+
H
③
O -(N2+H2O) O
O V
+NO
②
O
SCR反应机理
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瑞基RAGA® • NH3法SCR DeNOx 反应属于气固两相催化反 应，反应满足Eley-Rideal机理，即反应发生在催 化剂表面强烈吸附的NH3和气相或微弱吸附的NO 之间，O2对反应有促进作用。NH3会在催化剂表 面的V=O和V5+-OH活性位上发生强烈快速的化学 吸附，所以NH3/NO比在1附近或大于1时，反应 速率与NH3浓度无关，即与NH3成零级反应；然后 表面活性位上吸附的氨气与NO结合生成活性复合 物，该过程速度缓慢，反应速度与气相中NO分压 成正比；之后表面活性复合物会快速分解释放出 N2和H2O；最后在O的作用下实现催化剂表面 V=O活性位的再生，完成催化循环。反应完全与 O2浓度无关，即与O2浓度成零级反应。
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SCR法烟气脱硝机理
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省煤器 旁路 喷氨格栅 液氨储罐 导流板
在上述七个步骤中，第（1）和第（7）两步称为外扩散过程； 第（2）和第（6）两个步骤称为内扩散过程；第（3）、（4）和第 （5）是在催化剂表面上进行的化学反应过。
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H H O O V O O V
5+
H N H O
5+
H
①
O +NH3 O
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全球氮氧化物分布
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瑞基RAGA® 氮氧化物（NOx）是酸雨和光化学烟雾污染 致成气体。我国NOx污染日益严重，一些特大型 城市的空气氮氧化物浓度超标，氮氧化物的环境 容量已基本处于饱和状态，一些地方甚至出现光 化学烟雾。国家虽然对SO2的污染进行了大力治 理，但由于NOx排放量的持续增加，SO2减排对 降低酸雨强度和酸雨频率的影响已经不大，一些 地区的酸雨性质已由单一的硫酸型向硫酸－硝酸 复合型转化。电厂作为NOx排放的大户，我国于 2004年1月1日起执行新的《火电厂大气污染物排 放标准》（GB13223—2003），对NOx排放进一 步严格规定；在《排污费征收使用管理条例》中 规定，从2005年7月起对NOx征收与SO2相同的排 污费。
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选择性催化还原法烟气脱硝 机理及催化剂介绍
Selective Catalytic Reduction (SCR)
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※概述
※SCR法烟气脱硝机理
※SCR法烟气脱硝催化剂及其性能评价
※催化剂选择计算
※瑞基公司催化剂
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SCR反应历程
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上图表示了NH3和NOx在催化剂上主要反应过程为： (1) NH3通过气相扩散到催化剂表面； (2) NH3由外表面向催化剂孔内扩散； (3) NH3吸附在活性中心上； (4) NH3与NOX反应生成N2和H2O； (5) 反应生成物在催化剂表面脱附； (6) N2和H2O通过微孔扩散到催化剂表面； (7) N2和H2O扩散到气相主体。
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•
SCR催化剂是由活性金属和具有多孔结构的 陶瓷体组成。催化剂的孔内具有活性位。这些活 性位在化合物结构中是酸性基团，还原反应在此 发生。
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• SCR气固催化反应历程示意图
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省煤器
流量控制器 卸料泵
静态 混合器
催化剂 催化剂 催化剂
吹灰器
蒸发器 风机 加热器 混合器
空气预热器
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瑞基Байду номын сангаасAGA®
原烟气 喷氨
整流器
催化剂
净烟气 中国 瑞基科技发展有限公司
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SCR法烟气脱硝反应
干净 烟气
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副反应
4 NH3 3O2 2N2 6H2O 4NH3 4O2 2 N2O 6H2O
4NH3 4NO 3O2 4N2O 6H 2O
2SO2 O2 2SO3
SO3 H 2O NH 3 NH 4 HSO4
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• SCR气固催化反应历程示意图，整个过程由七个步骤组 成，其中①为反应气体（NH3和NO）从主气流扩散到催化剂 外表面，②为反应气体从催化剂外表面扩散到催化剂内表面， ③为反应气体在催化剂表面的活性中心吸附，④为在催化剂 表面吸附的反应气体发生反应生成N2和H2O，⑤为反应产物 从催化剂内表面解吸，⑥为反应产物从催化剂内表面扩散到 外表面，⑦为反应产物从外表面扩散到主气流。其中①和⑦ 属于外扩散过程（又称相间扩散），都是气体在主气流与催 化剂外表面的扩散，只是方向相反，在外扩散中，气体需通 过催化剂表面的边界层，而边界层厚度受空速比等影响，所 以外扩散过程受到空速比等因素影响；②和⑥为内扩散过程 （又称相内扩散），反应气体或产物通过催化剂通道从催化 剂表面扩散到催化剂的内表面（或相反），内扩散速度会受 到催化剂的孔结构的影响；在反应过程中，③④⑤的吸附、 反应和解吸难以严格区分，通常统称为化学反应过程 。
氨气喷射格栅 入口 烟气 NOx NOx NOx
反应方程式：
NH3 NOx NH3 NOx NH3 NOx NH3
H2O N2 H2O N2 H2O N2 H2O
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O 6NO+4NH3→5N2+6H2O
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- 12 2017/10/17
催化剂